АннотацияОб авторахСписок литературы
Одним из традиционных способов повышения морозостойкости бетона является введение воздухововлекающих добавок, но такой подход наряду с увеличением плотности, расхода цемента и уменьшением В/Ц не позволяет получать высокофункциональные бетоны с маркой по морозостойкости F2450 и выше, что необходимо для суровых условий эксплуатации районов Арктики и Крайнего Севера. Были приняты способы обеспечения морозостойкости исходя из представления о механизме разрушения водонасыщенного бетона при циклическом замораживании и оттаивании за счет льдообразования в макрокапиллярах. Однако в этой концепции учитывается только поровое пространство цементного камня и остается без внимания его микроструктура. В литературе имеются сведения о получении морозостойкого бетона с В/Ц менее 0,3 без применения воздухововлекающих добавок. В данной статье рассматривается вопрос направленного формирования стойкой к циклическим воздействиям структуры цементного камня высокофункционального бетона. Было установлено, что при введении в бетонную смесь добавок суперпластификаторов и микрокремнезема за счет модификации гидратных фаз цементного камня возможно получение высокофункционального бетона с маркой по морозостойкости от F2300 до F2500 без специального воздухововлечения. Доказано, что марка по морозостойкости бетона зависит от генезиса применяемого суперпластификатора: поликарбоксилат одновременно проявляет пластифицирующие и модифицирующие свойства по сравнению с нафталинформальдегидом. Это проявляется в снижении количества Ca(OH)2 в цементном камне на ~2%, что способствует формированию гелеобразных низкоосновных гидратных фаз, более стойких к циклическим воздействиям. Кроме того, для высокофункциональных бетонов в процессе испытания на морозосолестойкость по третьему ускоренному методу в соответствии с ГОСТ 10060 была отмечена зависимость между характером насыщения 5% раствором NaCl и стабильностью структуры гидратных фаз цементного камня.
К.В. ШУЛДЯКОВ, инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.), Б.Я. ТРОФИМОВ, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.), Л.Я. КРАМАР, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет) (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76)
Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет) (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76)
1. Aitcin P.-C. High-performance concrete. Quebec: E&FnSpon, 2004. 364 p.
2. Powers T.C. The air requirement of frost-resistant concrete. Highway Research Board Proceedings. 1949. No. 29, pp. 184–202.
3. Сordon W.A. Freezing and thawing of concrete. Mechanisms and control. JACI. 1966. Vol. 53. No. 5, pp. 613–618.
4. Mac Innis C., Beaudoin G.G. Pore structure and frost durability. Proceedings. International Symposium Rilem/IUPAC. Prague. 1973, pp. 3–15.
5. Powers T.C. A working hypothesis for further studies of frost resistance of concrete. Proc. ACI. 1945. 41, pp. 245–272.
6. Powers T.C., Brownyard T.L. Studies of the physical properties of hardened Portland cement paste. JACI. 1980. Vol. 77. No. 4, pp. 264–268.
7. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: АСВ, 2006. 370 с.
7. Bazhenov Yu.M., Dem’yanova V.S., Kalashnikov V.I. Modifitsirovannye vysokokachestvennyes betony [Modified high quality concrete]. Moscow: ASV. 2006. 370 p.
8. Кузнецова Т.В., Самченко С.В. Микроскопия материалов цементного производства. М.: МИКХиС, 2007. 304 с.
8. Kuznetsova T.V., Samchenko S.V. Mikroskopiya materialov tsementnogo proizvodstva [Microscopy of cement production materials]. Moscow: MIKKhiS. 2007. 304 p.
9. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химиче-ская технология вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1980. 471 с.
9. Butt Yu.M., Sychev M.M., Timashev V.V. Khimicheskaya tekhnologiya vyazhushchikh veshchestv [Chemical technology of binders]. Moscow: Vysshaya shkola. 1980. 471 p.
10. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1981. 335 с.
10. Gorshkov V.S., Timashev V.V., Savel’ev V.G. Metody fiziko-khimicheskogo analiza vyazhushchikh veshchestv [Methods of physico-chemical analysis of binders]. Moscow: Vysshaya shkola, 1981. 335 p.
11. Бугрим С.Ф., Слепокурова Е.И., Мухаметгалеева С.П. К вопросу замерзания воды в капиллярно-пористых телах. Способы строительства и материалы, применяемые при нефтегазовом строительстве в условиях Севера: Сборник научных трудов. Москва, 1980. С. 89–96.
11. Bugrim S.F., Slepokurova E.I., Mukhametgaleeva S.P. To the question of freezing water in capillary-porous bodies. Proceedings: Methods of construction and materials used in oil and gas construction in the North. Moscow. 1980, pp. 89–96. (In Russian).
12. Shuldyakov K.V., Kirsanova A.A., Kramar L. Ya, Trofimov B. Ya. Hardened cement paste microstructure as the main factor of concrete durability. IV International Young Researchers Conference «Youth, Science, Solutions: Ideas and Prospects» (YSSIP-2017): MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 143. 02011. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814302011
13. Андреев В.В., Слепокуров Е.И. Исследования фазовых переходов влаги в цементном камне. Тепловая обработка строительных материалов продуктами сгорания природного газа и их применение: ВНИИСТ. Москва. 1981. С. 59–69.
13. Andreev V.V., Slepokurov E.I. Studies of the phase transitions of moisture in a cement stone. Heat treatment of building materials with natural gas combustion products and their application: VNIIST. Moscow. 1981, pp. 59–69. (In Russian).
14. Fagerlund G. Frost Destruction of concrete – a study of the validity of different mechanisms. Nordic Concrete Research. 2018. Iss. 1. Vol. 58, pp. 35–54. https://doi.org/10.2478/ncr-2018-0003
15. Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я., Шулдяков К.В. Структурообразование гидратных фаз цементного камня при циклическом замораживании. Строительство и экология: теория, практика, инновации: Материалы 1 межд. науч. практ. конф. Челябинск. 2015. С. 168–175.
15. Trofimov B.Ya., Kramar L.Ya., Shuldyakov K.V. Structural formation of hydrated phases of cement stone during cyclic freezing. Proceedings of the first international practical conference. Construction and the environment: theory, practice, innovation. Chelyabinsk. 2015, pp. 168–175. (In Russian).
16. Волженский А.В. Влияние дисперсности портландцемента и В/Ц на долговечность камня и бетонов // Бетон и железобетон. 1990. № 10. С. 16–17.
16. Volzhenskii A.V. The effect of dispersion of Portland cement and W/C on the durability of cement stone and concrete. Beton i zhelezobeton. 1990. No. 10, pp. 16–17. (In Russian).
17. Шулдяков К.В., Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Морозостойкость дорожного бетона. Фундаментальные и прикладные науки – основа современной инновационной системы: материалы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск. 2015. С. 209–216.
17. Shuldyakov K.V., Trofimov B.Ya., Kramar L.Ya. Frost resistance of road concrete. Basic and applied science – the basis of the modern innovation system: materials of the international scientific-practical conference of students, graduate students and young scientists. Omsk. 2015, pp. 209–216. (In Russian).
18. Ильина Л.В., Хакимуллина С.А., Кадоркин Д.А. Влияние дисперсных минеральных добавок на прочность мелкозернистого бетона // Фундаментальные исследования. 2017. №4. С. 34–38.
18. Il’ina L.V., Khakimullina S.A., Kadorkin D.A. The effect of dispersed mineral additives on the strength of fine-grained concrete. Fundamental’nye issledovaniya. 2017. No. 4, pp. 34–38. (In Russian).
19. Баженов Ю.М. Технология бетона. Учебник. М.: АСВ, 2011. 528 с.
19. Bazhenov Yu.M. Tekhnologiya betona [Concrete technology]. Moscow: ASV. 2011. 528 p.
20. Zhang Y., Kong X. Correlations of the dispersing capability of NSF and PCE types superplasticizer and their impacts on cement hydration with the adsorption in fresh cement pastes. Cement and concrete research. 2015. Vol. 69, pp. 1–9.
21. Hammer T.A. Sellevold E.J. Frost resistance of high-strength concrete. ACI. 1990. SP-121. pp. 457–487.
2. Powers T.C. The air requirement of frost-resistant concrete. Highway Research Board Proceedings. 1949. No. 29, pp. 184–202.
3. Сordon W.A. Freezing and thawing of concrete. Mechanisms and control. JACI. 1966. Vol. 53. No. 5, pp. 613–618.
4. Mac Innis C., Beaudoin G.G. Pore structure and frost durability. Proceedings. International Symposium Rilem/IUPAC. Prague. 1973, pp. 3–15.
5. Powers T.C. A working hypothesis for further studies of frost resistance of concrete. Proc. ACI. 1945. 41, pp. 245–272.
6. Powers T.C., Brownyard T.L. Studies of the physical properties of hardened Portland cement paste. JACI. 1980. Vol. 77. No. 4, pp. 264–268.
7. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: АСВ, 2006. 370 с.
7. Bazhenov Yu.M., Dem’yanova V.S., Kalashnikov V.I. Modifitsirovannye vysokokachestvennyes betony [Modified high quality concrete]. Moscow: ASV. 2006. 370 p.
8. Кузнецова Т.В., Самченко С.В. Микроскопия материалов цементного производства. М.: МИКХиС, 2007. 304 с.
8. Kuznetsova T.V., Samchenko S.V. Mikroskopiya materialov tsementnogo proizvodstva [Microscopy of cement production materials]. Moscow: MIKKhiS. 2007. 304 p.
9. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химиче-ская технология вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1980. 471 с.
9. Butt Yu.M., Sychev M.M., Timashev V.V. Khimicheskaya tekhnologiya vyazhushchikh veshchestv [Chemical technology of binders]. Moscow: Vysshaya shkola. 1980. 471 p.
10. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1981. 335 с.
10. Gorshkov V.S., Timashev V.V., Savel’ev V.G. Metody fiziko-khimicheskogo analiza vyazhushchikh veshchestv [Methods of physico-chemical analysis of binders]. Moscow: Vysshaya shkola, 1981. 335 p.
11. Бугрим С.Ф., Слепокурова Е.И., Мухаметгалеева С.П. К вопросу замерзания воды в капиллярно-пористых телах. Способы строительства и материалы, применяемые при нефтегазовом строительстве в условиях Севера: Сборник научных трудов. Москва, 1980. С. 89–96.
11. Bugrim S.F., Slepokurova E.I., Mukhametgaleeva S.P. To the question of freezing water in capillary-porous bodies. Proceedings: Methods of construction and materials used in oil and gas construction in the North. Moscow. 1980, pp. 89–96. (In Russian).
12. Shuldyakov K.V., Kirsanova A.A., Kramar L. Ya, Trofimov B. Ya. Hardened cement paste microstructure as the main factor of concrete durability. IV International Young Researchers Conference «Youth, Science, Solutions: Ideas and Prospects» (YSSIP-2017): MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 143. 02011. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814302011
13. Андреев В.В., Слепокуров Е.И. Исследования фазовых переходов влаги в цементном камне. Тепловая обработка строительных материалов продуктами сгорания природного газа и их применение: ВНИИСТ. Москва. 1981. С. 59–69.
13. Andreev V.V., Slepokurov E.I. Studies of the phase transitions of moisture in a cement stone. Heat treatment of building materials with natural gas combustion products and their application: VNIIST. Moscow. 1981, pp. 59–69. (In Russian).
14. Fagerlund G. Frost Destruction of concrete – a study of the validity of different mechanisms. Nordic Concrete Research. 2018. Iss. 1. Vol. 58, pp. 35–54. https://doi.org/10.2478/ncr-2018-0003
15. Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я., Шулдяков К.В. Структурообразование гидратных фаз цементного камня при циклическом замораживании. Строительство и экология: теория, практика, инновации: Материалы 1 межд. науч. практ. конф. Челябинск. 2015. С. 168–175.
15. Trofimov B.Ya., Kramar L.Ya., Shuldyakov K.V. Structural formation of hydrated phases of cement stone during cyclic freezing. Proceedings of the first international practical conference. Construction and the environment: theory, practice, innovation. Chelyabinsk. 2015, pp. 168–175. (In Russian).
16. Волженский А.В. Влияние дисперсности портландцемента и В/Ц на долговечность камня и бетонов // Бетон и железобетон. 1990. № 10. С. 16–17.
16. Volzhenskii A.V. The effect of dispersion of Portland cement and W/C on the durability of cement stone and concrete. Beton i zhelezobeton. 1990. No. 10, pp. 16–17. (In Russian).
17. Шулдяков К.В., Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Морозостойкость дорожного бетона. Фундаментальные и прикладные науки – основа современной инновационной системы: материалы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск. 2015. С. 209–216.
17. Shuldyakov K.V., Trofimov B.Ya., Kramar L.Ya. Frost resistance of road concrete. Basic and applied science – the basis of the modern innovation system: materials of the international scientific-practical conference of students, graduate students and young scientists. Omsk. 2015, pp. 209–216. (In Russian).
18. Ильина Л.В., Хакимуллина С.А., Кадоркин Д.А. Влияние дисперсных минеральных добавок на прочность мелкозернистого бетона // Фундаментальные исследования. 2017. №4. С. 34–38.
18. Il’ina L.V., Khakimullina S.A., Kadorkin D.A. The effect of dispersed mineral additives on the strength of fine-grained concrete. Fundamental’nye issledovaniya. 2017. No. 4, pp. 34–38. (In Russian).
19. Баженов Ю.М. Технология бетона. Учебник. М.: АСВ, 2011. 528 с.
19. Bazhenov Yu.M. Tekhnologiya betona [Concrete technology]. Moscow: ASV. 2011. 528 p.
20. Zhang Y., Kong X. Correlations of the dispersing capability of NSF and PCE types superplasticizer and their impacts on cement hydration with the adsorption in fresh cement pastes. Cement and concrete research. 2015. Vol. 69, pp. 1–9.
21. Hammer T.A. Sellevold E.J. Frost resistance of high-strength concrete. ACI. 1990. SP-121. pp. 457–487.
Для цитирования: Шулдяков К.В., Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Высокоморозостойкий бетон без воздухововлечения // Строительные материалы. 2020. № 6. С. 18–26. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-781-6-18-26